超級電容器是新型的儲能器件,具有功率密度高、充電時間短、循環(huán)壽命長等顯著優(yōu)勢。但是其能量密度低、生產(chǎn)成本高等不足成為了制約超級電容器發(fā)展的主要因素。為了克服這些缺點,最有效的途徑之一就是開發(fā)新的電極材料。本文采用溶劑熱法制備了石墨烯/氫氧化鈷復(fù)合材料以及作為比較的氫氧化鈷。在此基礎(chǔ)上制備了石墨烯/鎳鈷水滑石復(fù)合材料、石墨烯/鎳鈷水滑石/泡沫鎳復(fù)合材料以及作為比較的鎳鈷類水滑石、氫氧化鎳、氫氧化鈷。通過掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射、拉曼光譜、熱重分析、氮氣吸脫附曲線、紅外光譜和X射線光電子能譜表征了材料的結(jié)構(gòu)、組成、形貌織構(gòu)、表面官能團以及表面價態(tài)。并在三電極體系下采用循環(huán)伏安法、恒電流充放電法測試了復(fù)合材料的電化學(xué)性能。主要的研究結(jié)果如下：1.石墨烯/氫氧化鉆復(fù)合材料中球狀的氫氧化鈷均勻地分散在石墨烯的表面。石墨烯和氫氧化鈷之間存在協(xié)同作用,復(fù)合材料的電化學(xué)性能高于單獨的石墨烯和氫氧化鈷。2.花狀的石墨烯/鎳鈷類水滑石復(fù)合材料具備優(yōu)異的電化學(xué)性能,電流密度為1Ag-1時,比電容最高為2238 F g-1,在10Ag-1電流密度下充放電循環(huán)1000次后,電容的保持率為81%。復(fù)合材料中... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
第2章 文獻綜述
    2.1 超級電容器概述
        2.1.1 超級電容器的結(jié)構(gòu)
        2.1.2 超級電容器儲能機理
        2.1.3 超級電容器電極材料
    2.2 石墨烯材料概述
        2.2.1 概述
        2.2.2 石墨烯在超級電容器中的應(yīng)用
    2.3 石墨烯與金屬（氫）氧化物復(fù)合電極材料的復(fù)合方法
        2.3.1 電化學(xué)沉積法
        2.3.2 微波加熱法
        2.3.3 溶劑熱或水熱法
        2.3.4 物理沉積或混合
        2.3.5 溶膠-凝膠法
    2.4 石墨烯與過渡金屬鈷復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀
    2.5 石墨烯與鎳鉆（氫）氧化物復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀
第3章 實驗原理和方法
    3.1 實驗主要試劑及儀器設(shè)備
        3.1.1 主要實驗試劑
        3.1.2 主要儀器、設(shè)備
    3.2 電極材料制備過程
        3.2.1 氧化石墨烯的制備
        3.2.2 復(fù)合材料的制備
    3.3 表征方法
        3.3.1 X射線粉末衍射（XRD）
        3.3.2 拉曼光譜（Raman）
        3.3.3 熱失重分析測試（TGA）
        3.3.4 比表面積和孔徑分析（BET）
        3.3.5 場發(fā)射掃描電子顯微鏡分析（Scanning electron microscope）
        3.3.6 透射電子顯微鏡（TEM）
        3.3.7 傅里葉變換紅外光譜（FTIR）
        3.3.8 X射線光電子能譜（XPS）
    3.4 電極的制備
    3.5 電化學(xué)測試
        3.5.1 實驗裝置
        3.5.2 循環(huán)伏安測試（Cyclic voltammetry）
        3.5.3 恒電流充放電測試（Galvanostatic charge/discharge）
        3.5.4 交流阻抗分析（EIS）
        3.5.5 循環(huán)穩(wěn)定性測試
第4章 石墨烯/氫氧化鈷復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
    4.3 結(jié)果討論
        4.3.1 結(jié)構(gòu)分析
        4.3.2 組成分析
        4.3.3 形貌和織構(gòu)分析
        4.3.4 表面官能團分析
    4.4 電化學(xué)性能
        4.4.1 循環(huán)伏安曲線
        4.4.2 充放電曲線
        4.4.3 充放電循環(huán)性能分析
    4.5 形貌對電化學(xué)性能的影響
    4.6 小結(jié)
第5章 石墨烯/鎳鈷類水滑石復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
    5.3 結(jié)果討論
        5.3.1 結(jié)構(gòu)分析
        5.3.2 組成分析
        5.3.3 形貌分析
        5.3.4 表面官能團分析
        5.3.5 表面價態(tài)分析
    5.4 電化學(xué)性能
        5.4.1 循環(huán)伏安曲線
        5.4.2 充放電分析
        5.4.3 循環(huán)穩(wěn)定性分析
    5.5 小結(jié)
第6章 石墨烯/鎳鈷類水滑石/泡沫鎳復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
    6.3 結(jié)果討論
        6.3.1 結(jié)構(gòu)、組成分析
        6.3.2 形貌分析
    6.4 電化學(xué)性能
        6.4.1 循環(huán)伏安曲線
        6.4.2 充放電曲線
        6.4.3 循環(huán)穩(wěn)定性分析
        6.4.4 交流阻抗分析
    6.5 反應(yīng)機理
    6.6 制備條件對于復(fù)合材料的影響
        6.6.1 反應(yīng)溫度對復(fù)合材料形貌、電化學(xué)性能的影響
        6.6.2 表面活性劑對晶型、電化學(xué)的影響
        6.6.3 石墨烯的含量對復(fù)合材料電化學(xué)性能的影響
    6.7 小結(jié)
第7章 全文總結(jié)
參考文獻
致謝
附錄



本文編號：2971457